越赤道气流与中国天气关系的初步统计分析

本文利用1974—1979年的资料,分析了夏季风期间(6—9月)东半球对流层低层(850hPa)及高空(200hPa)越赤道气流的主要特征。定义了东半球越赤道气流总量E以及0°—90°E、90°E—180°越赤道气流总量E_1、E_2,分别统计了它们与中国大陆降水、西北太平洋台风发生数以及北半球副热带高压活动的关系。     

台风形成过程中三维结构变化的初步分析

采用NCEP/NCAR全球对流层1°×1°格点分析资料,选取2000年0008号台风Jelawat和0010号台风Bilis两个登陆台风个例,计算了这两个台风形成过程中切向平均风廓线、垂直速度场和位涡场,讨论了这2个台风形成过程中三维结构的变化特征.结果表明,在台风的形成过程中,最大风速增加,最大风速半径减小,垂直运动的范围从对流层中部向上向下扩张,垂直运动的强度增大;正的位涡在台风中心上空聚集;各物理量在对流层850 hPa、500 hPa的变化最为明显,在300 hPa相对较弱.     

2005年夏季中国登陆台风的环流特征

利用NCEP/NCAR再分析资料和中国台风网提供的2005年台风资料,研究了2005年夏季台风登陆及中国东部频发性台风暴雨的环流特征及南北半球环流系统的相互作用。2005年夏季登陆我国的台风存在显著的阶段性变化,即6月10日～7月11日西太平洋无热带气旋生成,7月12日～9月30日西太平洋热带气旋频繁活动,造成登陆我国台风间隔时间短、 频数高、强度强,使得我国东部台风暴雨频繁发生。研究指出,6月10日～7月11日西太平洋无热带气旋生成与西太平洋副热带高压位置偏南、越赤道气流较弱、东亚热带辐合带（5°N～15°N,120°E～150°E）对流偏弱有关。而在7月12日～9月30日,西太平洋热带气旋活动频繁与西风槽的多次南下、西太平洋副热带高压断裂（或东撤）、东亚热带辐合带对流加强有关。进一步研究发现,气候平均态的西太平洋越赤道气流分别位于125°E和145°E附近, 2005年夏季125°E和145°E附近的越赤道气流减弱,然而在7月12日～9月30日,130°E～135°E附近的越赤道气流加强并维持时间较长。130°E～135°E附近越赤道气流加强与澳大利亚高压东移以及140°E～180 °E赤道低压加深有关。     

影响我国的不同路径台风的对比分析

本文利用台风年鉴资料,通过对近十年(1981～1990年)来进入关键区(25～30°N、115～125°E)的西行、转向与北上三类不同路径台风的统计分析,探讨了西风带与副热带系统相互作用对北方台风路径的影响,指出三类不同路径的台风进入关键区时,表现在500hPa高度场上,无论是西风带系统、副热带系统还是平均环流形势,都存在着显著差异,这些差异可为天气预报实践提供有益参考。     

青藏高原上空气溶胶含量的分布特征及其与臭氧的关系

采用1991年10月—2005年11月的HALOE资料,分析了青藏高原(27°~40°N,75°~105°E)上空气溶胶数密度、体积密度、面积密度的分布和变化特征,探讨了它们与臭氧的关系,并且与同纬度带中国东部地区(107°~122°E,27°~40°N)、北太平洋(170°E~170°W,27°~40°N)上空进行了对比。结果表明:高原上空气溶胶的体积密度、面积密度受Pinatubo火山喷发的影响主要发生在1991—1995年,然而气溶胶数密度受火山影响则不如前二者明显;高原上空气溶胶在对流层顶附近存在一个极大值区,在夏季该极大值区位于对流层顶下方(约120 hPa),而其他季节则位于对流层顶上方(约100hPa);青藏高原、中国东部地区、北太平洋三地上空气溶胶数密度的差异主要出现在60 hPa以下的气层,夏季差异最突出,高原上120 hPa附近的气溶胶数密度约为平原上的1.8倍,约为海洋上的5.5倍;在高原上空对流层顶附近以及平流层低层,气溶胶数密度与臭氧体积混合比呈很好的负相关关系,而在20 hPa以上则有明显的正相关关系;对比三地上空气溶胶与臭氧的关系,得到在对流层顶附近及平流层低层气溶胶在高原和平原上空与臭氧的变化呈很好的负相关,其中以高原上空的负相关关系更好,但是在海洋上空气溶胶和臭氧的相关不明显。而在20 hPa以上气层中,三地上空的气溶胶与臭氧的变化都具有很好的正相关关系。     

下投探空资料在台风莫拉克路径预报的应用试验

2009年8月7日中国大陆举行了首次利用机载下投式探空仪观测台风的试验,飞机在台风莫拉克与天鹅之间的云带相对稀薄区释放11个下投式探空仪。基于下投探空观测资料、常规探空资料和1°×1°分辨率的NCEP再分析资料,分析下投探空资料的可用性,并以下投探空资料初步分析了两台风间南海上空的风场、湿度场等大气特性;分别进行了有无以同化下投探空为初始场的GRAPES模式的模拟试验,以了解下投探空资料对台风莫拉克预报的影响作用。初步结论表明,台风天鹅与莫拉克之间的南海上空对流层中低层为深厚的西南气流,对流层低层及高层湿度小,中间层大;同化下投探空资料后,观测地区(下投探空点及其附近)800 hPa以下西南风减弱,以上加强,湿度中低层减小;有无同化下投探空资料的初值场差异随模式积分向下游传播,影响台风的环境场,改变了台风的引导气流:同化后500 hPa台风引导气流偏东、偏北分量加强,使台风的路径更接近实况路径,48 h台风路径预报误差比原来减少18%。     

福建省台风后部暴雨物理量诊断分析

统计1991年~2005年进入规定区20~28°N,114~125°E区域的台风和相应的降水资料,利用0.6×0.6ncep再分析资料计算台风后部暴雨的环境场、物理量场,探讨不同的环流背景和动力场、热力场对台风后部暴雨的作用,提炼台风后部暴雨的概念预报模式或判别指标。     

“罗莎”(0716)台风对071005北京秋季大雨的影响研究

2007年10月5—6日,北京地区在通常干爽的秋季出现了大雨过程。采用WRF模式进行数值模拟和敏感性试验发现,北京这次大雨天气在很大程度上受到东南沿海“罗莎”(0716)台风的远距离影响。主要表现在:(1) 台风外围环流波动在对流层顶向北传播,在北京上空与西风带波动叠加,形成对流层上层强辐散;(2) 台风北侧东风环流将东海和黄海的水汽汇聚于长江中下游地区,之后沿着副高边缘向北输送至40 °N附近的北京地区;(3) 受“罗莎”台风影响对流层中低层水汽辐合带向北推移1.5个纬距,形成北京地区的水汽辐合。动力分析显示,北京地区上空对流层500 hPa以下强辐合,500 hPa以上尤其是300～200 hPa强辐散,形成几乎整层的上升运动和600 hPa以下水汽的辐合,对大雨的产生十分有利。此外,大雨期间对流层顶长时间强的冷平流和对流层中低层的暖平流,在一定程度上对降水的维持起到了积极作用。敏感性试验同时表明,没有“罗莎”台风的影响,北京地区上空上述动力条件基本不存在。      

引发四川盆地东部暴雨的西南低涡结构特征研究

利用1951-2008年四川盆地(27°-32°N,105°-110°E)54个地面气象观测站网监测的日雨量资料,分析了四川盆地东部暴雨发生的气候特征。结果表明,四川盆地东部暴雨(或伴有雷雨大风、冰雹大风等)多发生在6-9月,川东北和渝东北是单站暴雨的高发区,重庆西部是大范围暴雨的多发区;引发四川盆地东部(宜宾、南充和重庆西部)暴雨的主要天气系统是西南低涡。对2007-2010年6次西南低涡暴雨过程进行了合成分析,分析表明,西南低涡热力结构特征具有200hPa存在明显增暖现象,对流层中低层则由暖转冷;西南低涡初期大气对流性不稳定明显;西南低涡动力结构特征具有200hPa西风急流在36°N附近,500hPa低槽东移,槽前正涡度加强,从对流层底垂直伸展到300hPa以上,正涡度中心随高度向西倾斜,850～500hPa平均正涡度大值区与低涡中心对应,对流层中低层北风大值区与南风大值区在低涡中心附近形成强水平风切变,同时低涡中心附近的垂直风切变也较明显。促使西南低涡发展的水汽主要来自南海,低空急流由南向北输送水汽,将对流层低层到大气边界层内的水汽输送到低涡中心附近。西南低涡发生、发展过程中在红外卫星云图上具有MCC等中-α尺度特征,发展强盛的西南低涡在多普勒天气雷达回波上有"列车效应"和中气旋特征。     

南海和西北太平洋台风复杂路径的气候分析

应用1949—1981年资料,对5—25°N,105—135°E范围内5—11月出现的台风复杂路径进行了气候统计。并结合天气学做了分析. 复杂路径台风约占区内台风总数的1/3.各类复杂路径的月分布有相对集中期,这与大尺度热带环流的季节变化有关. 台风复杂路径转折点的地理位置与大尺度环流系统的月平均位置有一定的对应关系.     

台风“山竹”和“天鸽”对云南降水天气影响分析

利用常规观测资料,NCEP1°×1°再分析资料和MJO指数对台风天鸽(201713)和山竹(201822)从MJO背景条件、环流背景和卫星云图等方面对云南降水影响进行对比分析。分析表明:山竹和天鸽均在广东沿海登陆,其登陆位置偏东后西行进入影响云南的关键区Ⅲ(20°N以北、105°E以西),在MJO强背景下云南强降水区域更大,强度更强。500 hPa上强盛的带状副热带高压引导台风以西行为主进入云南,700 hPa上孟加拉湾至中南半岛一带低压环流与台风低压中心位置纬度差距不大有利于台风低压环流的维持和西移影响云南。台风西行过程中较大的水汽通量、较强的上升运动以及登陆时密实的低压云团、进入广西后对流云系减弱较慢等都有利于台风降水在云南的维持。     

超强台风“桑美”（2006）近海急剧增强特征及机理分析

应用NCEP/NCAR再分析资料,对超强台风“桑美”（2006）在中国近海急剧增强的特征及机理进行分析。结果表明, “桑美”台风强度变化与南亚高压、副热带高压的强度变化呈反相变化关系;介于-4～4 m/s弱的200 hPa和850 hPa高低层环境风垂直切变是“桑美”台风急剧增强的必要条件;台风中心附近对流层高层辐散的增强、中心附近正涡度的增大和正涡度柱向对流层中上层伸展导致“桑美”台风急剧增强,对流层中层辐散和涡度的增大与台风的减弱密切相关;“桑美”台风急剧增强过程中,对流层高层动能的下传是对流层低层动能补充的重要途径之一;“桑美”台风近海急剧增强具有前兆性,急剧增强对风垂直切变、850 hPa角动量和动能区域平均值变化的响应时间大约为18 h,这些可为提前预测我国近海台风的强度急剧变化提供参考。     

用传真天气图分型做台风预报

我们将500毫巴传真天气图上的指标站分型后与单站地面风等资料结合,建立了台风影响程度的单站预报方法。经试报效果较好。现简介如下。 一、经普查资料后,我们确定影响本地台风的标准为:受台风影响过程雨量≥50毫米或瞬间最大风速≥17米/秒。确定台风入区的东警戒线为19.7°N、123.5°E,24°N、128°E,30°N、131°E之连线;南警戒线为19.7°N、123.5°E,23°N、115°E之连线。     

厦门至莆田登陆台风对温州雨量影响研究

利用常规资料、NCEP/NCAR2.5°×2.5°每日4次再分析资料对1971—2012年在厦门至莆田登陆台风对温州的雨量影响进行了研究。厦门至莆田登陆台风对温州带来明显雨量影响的其登陆时强度一般在强热带风暴或其以上,登陆后路径一般都是偏西行或西北行,登陆前24h温州850hPa会出现偏东风急流、500hPa会出现偏东风,登陆时温州700hPa会出现相对湿度≥80%的湿区,925hPa水汽通量散度中心值一般≤-4×10~(-8)g·cm~(-2)·hPa~(-1)·s~(-1),700hPa垂直速度中心值一般≤-0.25m/s,700hPa螺旋度中心值一般≥125×10-7hPa·s~(-2)。     

中国北方春季沙尘暴活动与高空西风急流变化的联系

利用1954-2007年中国国家气象信息中心提供的强沙尘暴序列数据集和美国国家环境预报中心与国家大气研究中心(NCEP/NCAR)提供的再分析资料,分析了30°N以北的中国北方沙尘暴活动与东亚高空西风急流变化的联系。结果表明,中国北方春季沙尘暴出现频数与亚洲大陆对流层高层200 hPa中纬度西风急流的位置和强度变化存在着密切的联系。这种关系在年际和年代际时间尺度上均得到体现,在多(少)沙尘暴活动年,急流轴位置比正常年偏北(南)。在研究时段内,沙尘暴活动呈现减少的趋势,同时高空西风急流表现出系统性南移趋势。这种相关性存在内在的联系,反映了高空西风急流轴位置变化对地面沙尘暴活动的影响:当春季200 hPa高空西风急流轴位置比正常偏南时,中国北边界至蒙古国一带的一个关键区(70°E-120°E,42.5°N-52.5°N)对流层高层西风显著减弱,该区高空急流减弱一方面通过动量下传造成沙尘源区低层西风减小,削弱沙尘暴产生所需的动力条件,另一方面使风切变和斜压性减小,不利于地面气旋的生成,从而使沙尘暴活动减少。     

用关键区和指标站作新会区前汛期暴雨预报

分析新会区1998-2003年20场前汛期暴雨,归纳出前汛期暴雨的天气系统以500 hPa西风槽及南支槽的配置、850 hPa切变线及西南风急流的存在和地面锋前暖区系统为主要特征,划定了24h暴雨预报的“关键区:”500 hPa中20-35°N、102-118°E的槽线;850 hPa中22-30°N、104-116°E的切变线、低压系统及西南风急流轴;20-33°N、110-125°E的地面锋线。选定指标站桂林、广州、梧州、海口、南宁的变高、水汽、和不稳定能量作单站24 h暴雨预报的指标。利用VB编程制作的预报系统操作简单。对2004和2005年的试报准确率均可达现行预报平分标准。     

西太平洋副热带高压西伸过程的合成特征及其可能机理

利用1970~2000年6月NCEP/NCAR逐日再分析资料,根据(20~30°N,115~125°E)区域内500 hPa的涡度变化选取了12次西太平洋副热带高压西伸过程,合成了西太平洋副热带高压西伸过程中对流层高层和低层的环流演变特征。结果表明,(20~30°N,115~125°E)区域内500 hPa负涡度的增加对应着西太平洋副热带高压的西伸过程。在副热带高压西伸过程中,对流层高层南亚高压的中心位置虽然稳定少动,但是由于日本东南部反气旋的西移,使得南亚高压东侧的脊明显地加强东伸,这可能对对流层中层副热带高压的西伸具有重要作用。在对流层低层,源于澳大利亚北侧的气流越过赤道向北传播,经由南海季风槽后到达我国江淮流域,从而影响副热带高压西侧的偏南气流。     

沿120°E中纬度对流层—平流层下部气候变化及与臭氧变化的联系

利用1958~1995年海拉尔、沈阳、南京三地区地面至30 hPa标准层月平均气温资料,研究了近40年沿120°E、30°~50°N区域气候变率随高度、纬度和季节的分布特征,前、后两个20年气候变率的变动及其与亚欧不同地区臭氧变化的联系。结果指出:近20年来,该区域对流层中下部变暖速率随纬度显著增大,尤其在冬季;200 hPa以上变冷速率亦随高度及纬度显著增大,尤其在冬、春季。而前、后两个20年,高、低层气候变化趋势截然相反,这是一种年代际尺度气候变化。三地区各季节平流层下部变冷率（对流层中下部变暖率）随纬度增高而加大与邻近同纬带地区臭氧减少率随纬度增高而加大的现象基本对应,表明平流层下部因臭氧减少引起的辐射加热减少,可能是支配我国东部平流层下部变冷率（对流层中下部变暖率）随纬度增高而显著加大的一个重要因子。     

中国东部的爆发性海岸气旋

Sanders等学者研究了发生在130°E—10°E的北太平洋和北大西洋上的爆发性气旋,而本工作研究的海域位于130°E以西的中国邻近海区,故称之为中国东部的爆发性海岸气旋。 1.定义和资料 在45°N上、12小时内中心气压平均至少每小时降低1hPa的温带气旋称之为爆发性气旋。相应任意纬度上的地转调整率用12hPa/12h和sinθ/sin 45°的积表示,这样对应于40°N,35°N,30°N,25°N等纬度上12小时加深率的临界比率分别为11hPa,10hPa,8hPa和7hPa。     

热带对流层上空东风带扰动影响西太平洋副热带高压的个例分析

利用NCEP/NCAR1000—10hPa2.5°×2.5°日平均和每日4次再分析资料,分析了2003年6月19—25日热带对流层上空东风带扰动对西太平洋副热带高压东西向进退的影响。结果表明:热带对流层上空东风带扰动从对流层中低层伸展到50hPa高度附近,在200hPa上表现最为明显,在热力场上表现出“上暖强,下冷弱”的垂直分布特征。当西太平洋副热带高压南/北侧的东/西风带上的扰动在相向运动中抵达同一经度上时,对应于西太平洋副热带高压的异常东退。垂直涡度方程的诊断分析表明:在东风带扰动附近,涡度倾向效应贯穿于对流层整层到50hPa高度上,在200hPa高度附近表现最显著,当高层东风带扰动东/西侧的负/正变涡增强时,当东/西风带扰动在相向移动过程中,它们涡度倾向正值区在130°E南北打通时,西太平洋副热带高压出现突然东撤。涡度方程分析还表明,对于涡度倾向变化的贡献中,水平涡度平流的贡献最大、β效应的贡献最小;当东风带扰动附近的水平涡度平流和β效应增强时、且由β效应所引起的东/西风带扰动中的南、北风分量在130°E附近南北同相迭加出现“正压发展”时,有显著的正涡度增长,对应于西太平洋副热带高压的东撤。